考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法技术方案

本发明专利技术公开了属于电力系统运行和控制技术领域的一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法。该方法首先考虑在黑启动条件下直流输电系统控制解锁方式、直流启动方式、直流启动条件的问题，针对直流输电系统的特性，进行直流启动优先级指标的重新建立；其次，在保证电力系统稳定运行的情况下，建立直流输电系统参与的系统恢复模型，以优化直流输电系统参与系统恢复过程，在系统恢复过程中的提升直流功率。该方法充分考虑了启动高压直流输电系统对电力网络稳定性的影响，对多个可启动的直流输电系统进行排序，能够进一步加快电网恢复速度，得到较优的发电机启动顺序，避免在启动过程中出现系统再崩溃的现象。

【技术实现步骤摘要】
考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法
本专利技术属于电力系统运行和控制
，尤其涉及一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法。
技术介绍
随着电力网络的不断扩大，电网的复杂程度随之提升，很多安全隐患也伴随而来。大面积的停电事故会给社会和居民生活造成严重的损失。事故后电力系统的恢复，其根本目标是在系统全黑或部分停电的情况下，安全、快速地恢复电网供电。目前，对于电力系统恢复的方法大多数集中在交流电网的黑启动技术研究与实践，所谓黑启动，是指整个系统因故障停运后，不依赖其他网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。大面积停电后，系统的启动电源必须是能够自启动的机组，一般利用本地区具有自启动能力的燃油机组、水电机组作为黑启动电源，能在停运后快速恢复发电，并通过输电线输送启动功率至其他机组，逐步启动其他大型常规发电机组。传统的电力系统恢复采用交流输电方式带动电网恢复，存在启动速度慢、辅机启动冲击大等不足，会减慢黑启动过程中负荷的恢复速度，而直流输电系统具有输送功率大、启动和调整速度快、可控性强等特点，对于负荷较重的交直流电网，若能在系统恢复初期，尽快启动直流系统，充分发挥直流输电的优点，利用外网对重负荷电网的功率补充，加快电网内部负荷恢复过程，对提高电网内部自愈恢复过程的稳定性有积极作用，有助于电网在更短的时间内恢复供电。合理设计直流输电的加入过程将大大缩短系统恢复时间。然而当前交直流电网内部存在很多直流落点，启动直流输电系统的先后顺序需要进一步的研究。专利技术内容为了克服交流输电方式带动电网恢复过程中启动速度慢、辅机启动冲击大以及减慢黑启动过程中负荷的恢复速度的问题，本专利技术提出一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，包括以下步骤：步骤1：获取直流输电系统参与系统恢复过程的参数数据；步骤2：采用迪杰斯特拉算法搜索电力网络，得到所有待接入直流落点和待启动发电机的最短加权路径；步骤3：分别判断有效直流惯性常数和交流系统短路容量是否满足直流功率接入条件，如果满足则执行步骤4，否则执行步骤7；步骤4：计算待启动高压直流输电系统的优先级指标RD，并排序得到直流启动序列，选取最小RD对应直流落点的高压直流输电系统优先启动；步骤5：根据步骤4的计算结果，选取最小RD对应的直流落点，建立直流输电系统参与的系统恢复模型，采用原对偶内点算法对模型求解得到最优潮流值，若计算结果收敛，则执行步骤6，否则按照RD由小到大的顺序启动下一个高压直流输电系统，循环此步骤，直至所有满足直流功率接入条件的直流落点全部求解检验完毕跳出循环；若所有满足直流功率接入条件的直流系统均不能启动成功，则执行步骤10；步骤6：根据系统稳定运行的频率偏差和负荷接入的延迟时间确定每次提升直流传输功率值，恢复直流功率；步骤7：根据当前直流输送功率确定控制电压指令；步骤8：判断直流系统电压值是否提升为额定电压值，如果提升至额定电压值，确定当前需要接入的无功补偿设备容量，否则更新直流功率后执行步骤7；步骤9：判断当前直流输送功率是否达到步骤5计算得到的最优潮流值，如果达到，则停止系统提升功率，在更新当前网络状态后执行步骤3，进行下一次直流输电系统启动判断，否则执行步骤8；步骤10：启动发电机，考虑各待启动发电机节点的最短加权路径加权值和发电机参数，对待启动发电机进行排序，调用原对偶内点算法求解直流输电系统参与的系统恢复模型，得到发电机启动最优潮流值，如果成功启动一台发电机，则执行步骤6，否则退出最优潮流计算；直到所有发电机启动完毕，则枢纽母线、主要变电站、直流落点、发电机均启动接入。所述步骤1中的参数数据包括：直流落点、发电机组参数、母线参数、线路参数、变压器参数。所述直流功率接入条件为：有效直流惯性常数达到70s，以及交流系统短路容量大于单组滤波器14倍。所述步骤4中待启动高压直流输电系统的优先级指标RD为：RD(i)＝Ddc(i)+D'dc(i)式中，RD(i)为待接入直流落点i对应的待启动高压直流输电系统的优先级指标；Ddc(i)为待接入直流落点i对应的最短路径加权值；D'dc(i)为高压直流输电系统性能权重因子；Hdc(i)和Sac(i)分别表示启动待接入直流落点i对应的高压直流输电系统的直流有效惯性常数和换流母线处的短路容量。所述步骤5中的直流输电系统参与的系统恢复模型为:目标函数为：式中，Pk为第k台发电机待求有功功率，P0k为第k台发电机当前有功功率，tk为第k台发电机所需的调节时间，rpk为第k台发电机爬坡率，m为发电机总数，f(x)为发电机的爬坡时间；等式约束条件：式中，i，j为节点编号，n为节点数目，e和f分别为节点电压的实部和虚部，PGi和QGi分别为节点i的发电机有功出力和无功出力，Pdi和Qdi分别为节点i的直流有功出力和消耗的无功功率，Qci为节点i的无功补偿容量，PDi和QDi分别为节点i的有功负荷和无功负荷，Ud为直流电压，Gij为线路电导，Bij为线路电纳；不等式约束条件：其中，Pdimin＝0.1PdNiQdimax＝10Sac,i+QcimaxQdimin＝Qcimax-10Sac,i式中，Uimax、Uimin分别表示节点i电压幅值的上限和下限；PGimax、PGimin分别表示节点i发电机有功出力的上限和下限；PDimax、PDimin分别表示节点i以有功为主导的可调度负荷的有功功率上限和下限；Pdimax、Pdimin分别表示节点i直流有功出力的上限和下限；QGimax、QGimin分别表示节点i发电机无功出力的上限和下限；QDimax、QDimin分别表示节点i以无功为主导的可调度负荷的无功功率上限和下限；Qdimax、Qdimin分别表示节点i直流无功出力的上限和下限；Qcimax、Qcimin分别表示节点i无功补偿设备无功出力的上限和下限。所述步骤6中，需要逐步提升直流功率至潮流计算的需求量，以保证交流系统的稳定。所述步骤8中，考虑到无功功率补偿容量的限制，以补偿到系统潮流的无功需求为目标进行动态无功补偿。所述步骤8根据提升直流输送功率值更新功率指令，并根据直流无功冲击约束和交流系统有效短路比约束确定当前需要接入的无功补偿设备容量。本专利技术的有益效果在于：本专利技术充分考虑了启动高压直流输电系统对电力网络稳定性的影响，结合启动时间因素，对多个可启动的直流输电系统进行排序，优化直流输电系统参与系统恢复过程；同时在保证电力系统稳定运行的情况下，提出一种系统恢复过程中的直流功率提升方法，能够进一步加快电网恢复速度，得到较优的发电机启动顺序，避免在启动过程中出现系统再崩溃的现象。附图说明附图1为直流输电系统参与的系统恢复方法整体流程图；附图2为直流输电系统功率恢复过程流程图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。鉴于交流输电方式带动电网恢复存在启动速度慢、辅机启动冲击大、会减慢黑启动过程中负荷的恢复速度等缺点。本专利技术从直流输电系统配合发电机启动的角度，开展直流输电系统对电力系统恢复过程的分析，在考虑了黑启动条件下直流输电系统控制解锁方式、直流启动方式、直流启动条件等问题后，本专利技术针对直流输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，其特征在于，包括：步骤1：获取直流输电系统参与系统恢复过程的参数数据；步骤2：采用迪杰斯特拉算法搜索电力网络，得到所有待接入直流落点和待启动发电机的最短加权路径；步骤3：分别判断有效直流惯性常数和交流系统短路容量是否满足直流功率接入条件，如果满足则执行步骤4，否则执行步骤7；步骤4：计算待启动高压直流输电系统的优先级指标RD，并排序得到直流启动序列，选取最小RD对应直流落点的高压直流输电系统优先启动；步骤5：根据步骤4的计算结果，选取最小RD对应的直流落点，建立直流输电系统参与的系统恢复模型，采用原对偶内点算法对模型求解得到最优潮流值，若计算结果收敛，则执行步骤6，否则按照RD由小到大的顺序启动下一个高压直流输电系统，循环此步骤，直至所有满足直流功率接入条件的直流落点全部求解检验完毕跳出循环；若所有满足直流功率接入条件的直流系统均不能启动成功，则执行步骤10；步骤6：根据系统稳定运行的频率偏差和负荷接入的延迟时间确定每次提升直流传输功率值，恢复直流功率；步骤7：根据当前直流输送功率确定控制电压指令；步骤8：判断直流系统电压值是否提升为额定电压值，如果提升至额定电压值，确定当前需要接入的无功补偿设备容量，否则更新直流功率后执行步骤7；步骤9：判断当前直流输送功率是否达到步骤5计算得到的最优潮流值，如果达到，则停止系统提升功率，在更新当前网络状态后执行步骤3，进行下一次直流输电系统启动判断，否则执行步骤8；步骤10：启动发电机，考虑各待启动发电机节点的最短加权路径加权值和发电机参数，对待启动发电机进行排序，调用原对偶内点算法求解直流输电系统参与的系统恢复模型，得到发电机启动最优潮流值，如果成功启动一台发电机，则执行步骤6，否则退出最优潮流计算；直到所有发电机启动完毕，则枢纽母线、主要变电站、直流落点、发电机均启动接入。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，其特征在于，包括：步骤1：获取直流输电系统参与系统恢复过程的参数数据；步骤2：采用迪杰斯特拉算法搜索电力网络，得到所有待接入直流落点和待启动发电机的最短加权路径；步骤3：分别判断有效直流惯性常数和交流系统短路容量是否满足直流功率接入条件，如果满足则执行步骤4，否则执行步骤7；步骤4：计算待启动高压直流输电系统的优先级指标RD，并排序得到直流启动序列，选取最小RD对应直流落点的高压直流输电系统优先启动；步骤5：根据步骤4的计算结果，选取最小RD对应的直流落点，建立直流输电系统参与的系统恢复模型，采用原对偶内点算法对模型求解得到最优潮流值，若计算结果收敛，则执行步骤6，否则按照RD由小到大的顺序启动下一个高压直流输电系统，循环此步骤，直至所有满足直流功率接入条件的直流落点全部求解检验完毕跳出循环；若所有满足直流功率接入条件的直流系统均不能启动成功，则执行步骤10；步骤6：根据系统稳定运行的频率偏差和负荷接入的延迟时间确定每次提升直流传输功率值，恢复直流功率；步骤7：根据当前直流输送功率确定控制电压指令；步骤8：判断直流系统电压值是否提升为额定电压值，如果提升至额定电压值，确定当前需要接入的无功补偿设备容量，否则更新直流功率后执行步骤7；步骤9：判断当前直流输送功率是否达到步骤5计算得到的最优潮流值，如果达到，则停止系统提升功率，在更新当前网络状态后执行步骤3，进行下一次直流输电系统启动判断，否则执行步骤8；步骤10：启动发电机，考虑各待启动发电机节点的最短加权路径加权值和发电机参数，对待启动发电机进行排序，调用原对偶内点算法求解直流输电系统参与的系统恢复模型，得到发电机启动最优潮流值，如果成功启动一台发电机，则执行步骤6，否则退出最优潮流计算；直到所有发电机启动完毕，则枢纽母线、主要变电站、直流落点、发电机均启动接入。2.根据权利要求1所述的一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，其特征在于，所述步骤1中的参数数据包括：直流落点、发电机组参数、母线参数、线路参数、变压器参数。3.根据权利要求1所述的一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，其特征在于，所述直流功率接入条件为：有效直流惯性常数达到70s，以及交流系统短路容量大于单组滤波器14倍。4.根据权利要求1所述的一种考虑直流输电系统启动顺序和恢复过程的系统恢复方法，其特征在于，所述步骤4中待启动高压直流输电系统的优先级指标RD为：RD(i)＝Ddc(i)+D'dc(i)式中，RD(i)为待接入直流落点i对应的待启...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘崇茹，李欣蔚，罗钢，娄源媛，钱峰，吴国炳，杨国银，李力，
申请(专利权)人：华北电力大学，广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：北京,11